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Java程序中的代理作用和应用场景及实现

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The role of proxy, application scenarios, and implementation in Java programs.

代理是程序设计和开发时频繁使用的技术,可以提高程序灵活性和可扩展性。

1 代理作用

  1. 在不修改原代码的基础上,扩展和增强实现;
  2. 代码解耦,在代理中通过参数可以判断真实类,做出不同的响应或调用,灵活方便;
  3. 隐藏部分实现过程和细节。

2 应用场景

ICar接口类,有一个drive方法,传入speed(速度)行驶,现在已经有Mitsubishi(三菱车)和Bwm(宝马车)实现了接口,随着业务发展,可能有更多的车加入;程序稳健运行一段时间后,针对不同的车发现了不同的问题需要处理,比如Mitsubishi车drive前必须检查和保证冷却液充足;Bwm车drive前必须检查和保证机油充足;由于改写ICar接口可能影响到其它的车;如果有很多的车要处理,更改实现类可能需要花费大量时间,此时可以通过代理类扩展和增强。

在代理类(CarProxy)中通过carCheck方法实现对不同汽车检查,检查通过后drive汽车,从而实现对原有代码增强。

3 代理的实现

3.1 静态代理

静态代理的思想:代理类和其它汽车类一样实现接口类,在重写方法里实现扩展或增强,并调要汽车类实现。

//宝马汽车实现类
class Bwm implements ICar {
    public void drive(int speed) {
        System.out.println("Bwm drive with speed:"+speed);
    }
//三菱汽车实现类   
class Mitsubishi implements ICar {
    public void drive(int speed) {
        System.out.println("Mitsubishi drive with speed:"+speed);
    }

//汽车代理类
public class CarProxy implements ICar {
    private ICar carTarget;
    public CarProxy(ICar carTarget){
        this.carTarget=carTarget;
    }
    // 车辆检查
    private boolean carCheck() {
        if(this.carTarget instanceof Mitsubishi){ //判断汽车类型
            System.out.println("Mitsubishi 检查冷却液完成。");
            return true;
        }else if(this.carTarget instanceof Bwm){
            System.out.println("Bwm 检查机油完成。");
            return true;
        }else{
            System.out.println("该车不需要检查。");
            return true;
        }
    }

    /** 驾驶
     * @param speed 速度
     */
    public void drive(int speed) {
        if(carCheck()){ //检查通过后drive
            carTarget.drive(speed); //调用汽车类
        }
    }
}

在CarProxy代理类中,增加了对不同汽车的检查方法(carCheck),当汽车检查通过后调用(drive)方法驾驶汽车。这样代理类便实现了对三菱和宝马车的扩展,调用时传入ICar实现类对象;

new CarProxy(new Mitsubishi()).drive(80); //drive 三菱车
new CarProxy(new Bwm()).drive(100); //drive 宝马车

运行输出;

Mitsubishi 检查冷却液完成。
Mitsubishi drive with speed:80
Bwm 检查机油完成。
Bwm drive with speed:100

3.1.1 缺点

接口类变化会影响实现类和代理类;比如方法修改返回值、参数类型、增加方法,实现类和代理类都需要修改。

3.2 动态代理

Java 提供(java.lang.reflect.InvocationHandler)代理实例接口,代理类实现该接口关联调用处理程序的方法(invoke),当在代理实例调用方法时,方法调用被编码(encoded)并分配给其调用处理程序的方法。

public class DynamicProxy implements InvocationHandler{
    Object carTarget;

   //车辆检查
   private boolean carCheck() {
       if(this.carTarget instanceof Mitsubishi){
            System.out.println("Mitsubishi 检查冷却液完成。");
            return true;
       }else if(this.carTarget instanceof Bwm){
            System.out.println("Bwm 检查机油完成。");
            return true;
       }else{
           System.out.println("该车不需要检查。");
           return true;
       }
   }

    //创建代理类实例
    Object crateProxyInstance(Object carTarget) {
            this.carTarget = carTarget;
            return Proxy.newProxyInstance(carTarget.getClass().getClassLoader(), 
            carTarget.getClass().getInterfaces(),this);
        }

        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
                throws Throwable {
            if(carCheck()){//汽车检查通过后drive
                return method.invoke(carTarget,args);
            }
            return null;
        }
}

除了crateProxyInstance 和 invoke 方法外,对三菱和宝马车的扩展(车辆检查)与静态类相同。调用时同样传入ICar实现类对象。

((ICar)new DynamicProxy().crateProxyInstance(new Mitsubishi())).drive(80);//drive 三菱车
((ICar)new DynamicProxy().crateProxyInstance(new Bwm())).drive(80);//drive 宝马车

3.3 cglib 代理

除了java自身的代理类,还有第三方代理类,比如(cglib),通过实现方法拦截器(MethodInterceptor),在拦截方法中(intercept)调用处理程序的方法。

import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
public class CarInterceptor implements MethodInterceptor{
    Object carTarget;

   //车辆检查
   private boolean carCheck() {
       if(this.carTarget instanceof Mitsubishi){
            System.out.println("Mitsubishi 检查冷却液完成。");
            return true;
       }else if(this.carTarget instanceof Bwm){
            System.out.println("Bwm 检查机油完成。");
            return true;
       }else{
           System.out.println("该车不需要检查。");
           return true;
       }
   }
    //拦截方法 
    @Override
    public Object intercept(Object carTarget, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        this.carTarget=carTarget;
        if(carCheck()){//汽车检查通过后drive
            Object obj=proxy.invokeSuper(carTarget, args);
            return obj;
        }
        return null;
    }
}

最后调用时,首先实例化(Enhancer)对象启用方法拦截器,设置方法拦截类和Superclass;

Enhancer en=new Enhancer(); 
en.setCallback(new CarInterceptor());//设置拦截类
//drive 三菱车
en.setSuperclass(new Mitsubishi().getClass());//设置superClass
((ICar) en.create()).drive(80);
//drive 宝马车
en.setSuperclass(new Bwm().getClass());
((ICar) en.create()).drive(100);

4 总结

静态代理更像是开发层面的实现,每次修改接口类或实现类都可能需要修改代理类,随着程序扩展,代码量和维护量增加;Java 提供的(java.lang.reflect.InvocationHandler)代理实例接口和第三方代理类(cglib)大大弥补了静态类的不足,也应用在许多开源框架上,比如Spring。

参考文献

  • https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/reflect/InvocationHandler.html - Java Interface InvocationHandler
  • https://github.com/cglib/cglib/wiki - cglib

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